BaTiO3-Nb2O5-Fe2O3陶瓷介电性能的研究

利用传统方法制备了BaTiO3-Nb2O5-Fe2O3(BTNF)陶瓷,采用X射线衍射仪、电容测试仪、电滞回线测量仪等测试手段研究了不同添加剂(Fe2O3、Co2O3、Nb2O5)对陶瓷晶体结构、介电性能及铁电性的影响.结果表明:Nb2O5是施主掺杂,易引起晶格畸变,使四方率增大;而Fe2O3为受主掺杂,其可提高氧空位浓度,促进BaTiO3陶瓷晶粒生长.同时掺杂Fe2O3、Nb2O5时,可以相互补偿.当Fe2O3浓度约为0.15;摩尔分数,Nb2O5浓度为0.79;摩尔分数时,陶瓷的介电常数达到4443,温度特性≤±10;,可以满足Y5P瓷料的要求.     

La掺杂BaTiO3材料的制备和电性能表征

采用溶胶-凝胶法制备了La掺杂BaTiO3(LBT)材料,通过对其进行X射线衍射、扫描电子显微镜及电导率的研究来讨论La掺杂含量对BaTiO3材料的电性能的影响.结果表明:900℃煅烧LaxBa1-xTiO3(x=0～0.4)粉末能获得单一的钙钛矿结构;La掺杂能明显提高BaTiO3的电导率,当x=0.2时,La02Ba08TiO3(LBT20)材料与Gd掺杂氧化铈Ce0.8Gd0.2O1.9电解质材料具有良好的化学相容性;且LBT20的电导率最大,在800℃还原条件下的电导率大约为0.15 S/cm,是在相同条件下测得的BaTiO3电导率的4倍多,表明LBT20可以作为一种潜在的直接在碳氢燃料下工作的中温固体氧化物燃料电池的阳极材料,但是它的电导率还需进一步提高.     

Sm掺杂Bi4Ti3O12陶瓷晶体结构及电性能的研究

采用固相反应工艺制备了Sm3+掺杂层状结构无铅Bi4-xSmxTi3O12(x=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00,1.25)介电陶瓷.利用XRD、SEM等测试方法研究了Sm掺杂量、烧结温度和保温时间对Bi4-xSmxTi3O12 (BST) 陶瓷晶体结构及电性能的影响.结果表明:所制备的Bi4-xSmxTi3O12陶瓷均具有单一正交相结构,BST陶瓷表面晶粒的显微形貌表现为随机排列的棒状结构.样品的铁电性能测试表明,Sm3+施主掺杂明显降低了BIT的电导率,随着Sm3+含量的增加,Sm3+逐渐有部分取代B位,由于Sm3+取代Ti4+大大降低了氧空位的浓度,使得氧空位对电畴的钉扎作用减弱,并且材料的剩余极化Pr也相应提高.     

无粘结剂BaTiO3陶瓷烧结行为及介电性能研究

以微波水热法制备的BaTiO3纳米粉体为原料,在不使用任何粘结剂的情况下,对由不同起始粒度组成的坯体进行微波烧结制备BaTiO3陶瓷.利用SEM和LCR阻抗分析仪研究了不同起始粒度对于BaTiO3陶瓷烧结行为、微观形貌及介电性能的影响.结果表明:随着起始粒度的减小,BaTiO3陶瓷的烧结温度降低,晶粒尺寸减小,其介电常数也相应增大、居里峰向低温方向移动.不添加粘结剂,对BaTiO3陶瓷的成型性能影响不大.起始粒度为75～ 48 μm的无粘结剂BaTiO3坯体经过烧结后,相对密度为96.5;,室温最大介电常数达到6968.     

Fe2O3对MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃介电性能的影响

以化学纯试剂为原料采用高温熔融法制备MgO-Al2O3-SiO2 (MAS)系微晶玻璃,利用差热分析仪(DSC)、X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)以及介电检测等手段对Fe2O3在MAS系微晶玻璃中介电性能的影响进行探究.结果表明:Fe2O3有降低微晶玻璃核化和晶化温度的作用;随着Fe2O3的加入,试样的主晶相由堇青石向镁铝尖晶石转变,试样的介电常数和介电损耗逐渐减小并且电阻率增高;当Fe2O3的添加量大于6;时,微晶玻璃的介电性能变化不大,趋于稳定.     

B2O3-CuO-Li2CO3对CSLST陶瓷微波介电性能影响的研究

研究了添加5;B2O3-CuO基础上再添加不同含量的Li2CO3 复合烧结助剂对(Ca0.9375Sr0.0625)0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3 (CSLST)陶瓷的烧结行为及微波介电性能的影响.研究结果表明:添加复合烧结助剂的陶瓷烧结后其晶相仍呈斜方钙钛矿结构.在不劣化微波介电性能的条件下,陶瓷的烧结温度可降至950 ℃,随Li2CO3含量的增加,添加复合烧结助剂的CSLST陶瓷的体积密度和介电常数εr 逐渐降低.当Li2CO3添加量为0.5 ;时,在950 ℃保温5 h,所制得的陶瓷具有优良的微波介电性能:εr=84.7,Qf=1929 GHz,τf=28.76×10-6 /℃.     

TiO2掺杂ZnO-Bi2O3-Co2O3-MnCO3系低压压敏陶瓷的微结构和电性能研究

采用固相反应法制备了TiO2掺杂的ZnO-Bi2O3-Co2O3-MnCO3系低压压敏陶瓷.采用X射线衍射、扫描电镜、压敏电阻直流参数仪、阻抗分析仪等研究了掺杂量对陶瓷的微结构、压敏性能和阻抗等影响.结果表明:掺杂1.0mol;TiO2时综合电性能最好,压敏电压梯度为21.6 V/ mm,漏电流密度为0.02 μA/ mm2,非线性系数为33;掺杂最大于1.0 mol;时,压敏电压梯度降低的同时也使非线性系数降低,漏电流密度增大;Cole-Cole形式的复阻抗谱图表明掺杂1.0 mol;TiO2的晶界电阻最大,晶界电阻对ZnO-Bi2O3-Co2O3-MnCO3-TiO2系低压压敏陶瓷电阻的贡献最为明显.     

ZnO-B2O3-SiO2玻璃对硅酸锌陶瓷结构与微波介电性能的影响

研究了不同添加量的ZnO-B2 O3 -SiO2 (ZBS)玻璃作为烧结助剂对硅酸锌陶瓷的结构及微波介电性能的影响.研究结果表明:添加ZnO-B2 O3-SiO2玻璃的陶瓷烧结后其主晶相仍呈硅锌矿结构,并且硅酸锌陶瓷的烧结温度从1300℃降低到900℃.随着玻璃添加量的增加,陶瓷的介电常数(εr)和品质因数(Qf)呈逐渐降低的趋势,当玻璃添加量为20 wt;时,900℃保温2h所制备的陶瓷具有较优良的微波介电性能:εr=6.85,Qf =31690 GHz,τf=- 28×10-6/℃,在低温共烧陶瓷领域有着潜在的应用价值.     

La、Nb掺杂对Bi4Ti3O12薄膜介电性能和C-V特性的影响

采用溶胶-凝胶工艺制备了Bi4-xLaxTi3O12和Bi4Ti3-yNbyO12铁电薄膜,研究了La、Nb掺杂对薄膜介电性能和C-V特性的影响.研究表明,在x<0.75、y<0.06范围内,随La、Nb掺杂量的增加, Bi4-xLaxTi3O12和Bi4Ti3-yNbyO12薄膜的介电常数和C-V特性曲线回滞窗口增大,介电损耗和漏电流密度减小.x>0.5时,Bi4-xLaxTi3O12薄膜可获得大于1.8 V的C-V回滞窗口,且经1010极化开关后其回滞窗口的减小未超过6;;而Nb掺杂对增大Bi4Ti3-yNbyO12薄膜C-V回滞窗口的作用更加明显,但经1010极化开关后,其回滞窗口的减小较为明显,并出现一定平移.     

Sb2O3掺杂BiFeO3-BaTiO3压电陶瓷的结构及电性能研究

采用传统固相烧结法合成了0.7BiFeO₃-0.3BaTiO₃+x%Sb₂O₃(质量分数)陶瓷(BFO-BTO+xSb, x=0.00~0.20),研究了Sb₂O₃掺杂对BFO-BTO陶瓷的晶相结构、介电、导电以及压电和铁电性能的影响,并对影响机理进行探讨。结果表明:Sb掺杂导致陶瓷的晶体结构由伪立方相向菱形相转化。Sb的B位取代增加了BFO-BTO+xSb陶瓷的铁电弛豫性,降低高温损耗,并使居里温度T_c有所降低。导电特性的研究表明,Sb掺杂改变了$V_O^×$和Fe²⁺的浓度,降低了电导率,但没有改变陶瓷的导电机制,其主要载流子是氧空位。Sb掺杂量x=0.05时,BFO-BTO+xSb陶瓷表现出最佳的综合电性能:d₃₃=213 pC/N,k_p=28.8%,Q_m=38,T_c=520 ℃,P_r =24.7 μC/cm²。     

Dy3+掺杂对CaLaAl3O7晶体结构和发光性能的影响

采用高温固相法制备了CaLa1-xAl3O7∶ xDy3+(0≤x≤0.15)发光粉体,利用X射线衍射分析了材料的物相,计算发现:随Dy3+掺杂浓度的增加,晶胞体积线性减小.在348 nm光激发下,该系列样品发射谱为Dy3+的4f9组态内的特征发射峰,峰值波长分别为478 nm、577 nm和667 nm,总的发射呈现白色,色坐标计算值几乎相同,而且都处于白光区域内(色坐标(0.33,0.33)).CaLa1-xAl3 O7∶xDy3+材料发光强度随Dy3+浓度的增大呈现先增大后减小的趋势,在x=0.04时达到峰值.分析了材料在577 nm发射强度与Dy掺杂浓度的关系,并根据D.L.Dexter的相关理论得到:Dy3自身猝灭机理是电偶极-偶极相互作用.     

La2O3纳米晶的制备及表征

以六水合硝酸镧为原料,尿素为沉淀剂,采用均匀沉淀法制备了La2O3纳米晶,探讨了制备条件对产品产率和平均粒径的影响,得出了最佳工艺条件:反应物n(尿素)/n(硝酸镧)为6: 1,沉淀反应温度和时间分别为115 ℃和2.0 h,煅烧温度为750 ℃.同时,利用FT-IR、XRD和SEM等分析方法对最佳制备条件下所得产品的物相结构、形貌和粒径进行了表征.结果显示:实验制备的La2O3纳米晶颗粒呈球形,分散性好,纯度较高,属六方晶系结构,平均粒径为32 nm.     

V2O5掺杂对0.6SrTiO3-0.4LaAlO3微波介质陶瓷结构与性能的影响

采用固相反应法,研究了V2O5添加量与0.6SrTiO3-0.4LaAlO3(简称6ST-4LA)陶瓷烧结性能及介电性能之间的变化关系.结果表明:少量V2O5的引入未改变陶瓷的晶相组成,主晶相仍为SrTiO3基固溶体,适量添加V2O5不仅能显著降低6ST-4LA陶瓷的烧结温度,而且能增大其介电常数和品质因数(Q·f),调节谐振频率温度系数τf;随着V2O5添加量的继续增加,有第二相SrVO3出现并逐渐增多.当V2O5添加量为0.10wt;,1450 ℃烧结时,6ST-4LA陶瓷获得最佳微波介电性能:εr=46.46,Q·f=59219 GHz,τf=3×10-6 /℃.     

坩埚下降法生长La2Ti2O7晶体及其光性能研究

采用高温坩埚下降法生长La2 Ti2 O7晶体,获得的晶体尺寸约为18 mm× 12 mm× 10 mm,其表面出现了一系列(004)解理面.X射线双摇摆曲线表明该晶体具有良好的结晶质量.透过光谱显示退火后的La2 Ti2 O7晶体在可见光范围内是透明的,当波长在800 nm左右时,透过率将显著下降.La2 Ti2 O7晶体的吸收边出现在500 nm波长附近.光折射指数分析表明退火La2 Ti2 O7晶体具有高的折射率.折射率色散方程确定为n2(λ) =4.61643 +0.16198/(λ2-0.01547) -0.47201λ2,利用该公式可计算出300～1680 nm范围内任意波长下的折射指数n值.     

氧化铁掺杂对PMnS-PZN-PZT压电陶瓷性能的影响

通过对晶体结构与压电、介电性能测试,探讨了Fe_2O_3掺杂对PMnS-PZN-PZT陶瓷压电性能的影响.结果表明,PMnS-PZN-PZT陶瓷结构位于三方、四方相共存的MPB区间,Fe_2O_3掺杂导致晶体三方、四方相结构含量发生变化.当Fe_2O_3掺杂含量为0.45 wt;时,晶体结构位于准同型相区间偏四方相结构的位置,压电与介电性能达到最佳:tanδ=0.12;,d_(33)=356 pC · N~(-1),k_p=0.60,Q_m=745,在230 ℃以下的温度范围具有很好的频率温度稳定性.     

燃烧法制备La_2O_3纳米晶的研究

以硝酸镧作为氧化剂,柠檬酸铵作为燃料,用少量尿素作引发剂,采用燃烧法制备了La_2O_3纳米晶.并研究了煅烧温度、原料计量比和释放气体等因素对样品的影响.室温固相反应法制得的粘稠膏状络合物LaCit,当加热至150 ℃时立即引起燃烧,得到灰色前驱物,前驱物经700 ℃煅烧2 h得到单晶纳米La_2O_3样品.利用XRD、TEM和SEM测试方法对样品表征,结果表明:样品形貌为透明矩形片状单晶,平均长度为100~150 nm,宽度为40~80 nm,厚度约为20 nm,产率为85;~87;,粒度分布均匀,具有良好的分散性.     

烧结升温速率对钛酸钡陶瓷压电性能的影响

采用固相反应方法在不同烧结升温速率下制备了BaTiO3陶瓷,并对陶瓷样品的晶体结构、表面形貌、介电、压电和铁电性能进行了测试和分析.结果表明:当烧结升温速率为3 ℃/min和5 ℃/min时陶瓷均为四方钙钛矿晶格结构,随升温速率的增大,四方相程度增强,材料平均晶粒尺寸减小,压电系数和铁电性能随之降低,但介电常数随之增大,当烧结升温速率为5 ℃/min介电常数最大,其值为3144.当烧结升温速率为1 ℃/min时陶瓷为正交钙钛矿晶格结构d33和Pr最大,其值为Pr=10 μC/cm2和d33=193 pC/N.     

纳米BaTiO_3粉体的水系流延研究

以纳米BaTiO3粉体为原料,通过研究BaTiO3的颗粒特性、pH值、分散剂、粘结剂、塑化剂的用量等因素对浆料和流延生坯片性能的影响,成功制备了BaTiO3陶瓷基片。当pH值大于10时,可以有效抑制Ba2+的溶出;分散剂PAA的用量为1.0 wt%时,纳米BaTiO3在水体系中有最佳的分散效果;复合粘结剂的用量为5 wt%~8 wt%(D-1070∶PVA=7∶3),塑化剂与粘结剂质量比为4∶5时,可获得综合性能较好的生坯片。所得的流延生坯片相对密度达55%,BaTiO3颗粒在坯片中分散均匀。在1300℃烧结,可以得到平整、无缺陷、相对密度达98.5%的BaTiO3陶瓷基片。